C++ 进阶：深入理解类与对象的默认成员函数

class Date {
public:
    Date(int year, int month, int day) {
        _year = year; _month = month; _day = day;
    }
private:
    int _year, _month, _day;
};

全缺省构造函数 参数有默认值，既支持传参也支持不传参。

class Date {
public:
    Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1) {
        _year = year; _month = month; _day = day;
    }
private:
    int _year, _month, _day;
};

注意：全缺省和无参构造函数不能共存，否则编译器无法确定调用哪一个。

2.3 默认构造函数

默认构造函数包括三种情况：无参构造函数、全缺省构造函数、以及用户未定义时编译器生成的隐式构造函数。只要调用时不传实参即可视为默认构造。

2.4 编译器默认生成的构造函数

生成条件 仅当类中没有定义任何构造函数时，编译器才会生成默认的无参构造函数。一旦你定义了任意一个构造函数（无论是否有参），编译器就会停止赠送默认版本。

执行逻辑 C++ 将类型分为内置类型和自定义类型，编译器对待它们的态度截然不同：

1. 自定义类型：如果类中包含其他类对象，编译器会自动调用成员的默认构造函数。
2. 内置类型：对于 int、指针等基础类型，编译器不做初始化，内存中保留垃圾值。

代码示例：内置类型风险

class Date {
public:
    void Print() {
        cout << _year << "/" << _month << "/" << _day << endl;
    }
private:
    int _year, _month, _day;
};

int main() {
    Date d1; // 使用编译器生成的默认构造
    d1.Print(); // 输出可能是随机垃圾值
    return 0;
}

结论：永远不要信任编译器默认生成的构造函数来处理内置类型，尤其是涉及资源管理时。

2.5 小结

• 名称与类名相同，无返回值。
• 自动调用，不可手动调用。
• 可重载，但同一作用域内只能有一个默认构造形式。
• 若未定义，编译器生成无参默认构造；一旦定义任意构造，不再生成。

三、拷贝构造函数

拷贝构造函数用于用一个已存在的对象初始化一个新对象，类似于'克隆'。

3.1 核心语法

class ClassName {
public:
    ClassName(const ClassName& other) {
        // 拷贝工作
    }
};

关键点：第一个参数必须是引用 &，且通常加 const。如果不加引用，传参过程本身会再次触发拷贝构造，导致无限递归。

3.2 特性与场景

C++ 规定自定义类型对象进行拷贝行为必须调用拷贝构造函数。这发生在传值参数和传值返回场景中。

传值传参 形参是实参的副本，调用拷贝构造。

void func(Student s) {}
// 调用 func(s1) 时，s1 被拷贝给 s

传值返回 函数返回局部对象时，通过拷贝构造生成临时对象再传递给接收者。

3.3 编译器默认生成的拷贝构造

若未显式定义，编译器会生成默认拷贝构造。它对内置类型进行逐字节复制（浅拷贝），对自定义类型调用其拷贝构造。

浅拷贝的风险 对于包含指针成员的类，浅拷贝会导致两个对象指向同一块堆内存。当其中一个对象销毁释放内存后，另一个对象再访问或释放就会导致崩溃。

深拷贝解决方案 遇到指针成员时，需为新对象分配独立内存，并复制数据。

class Stack {
public:
    Stack(const Stack& st) {
        _a = (STDataType*)malloc(sizeof(STDataType) * st._capacity);
        memcpy(_a, st._a, sizeof(STDataType) * st._top);
        _capacity = st._capacity;
        _top = st._top;
    }
    // ... 其他成员
private:
    STDataType* _a;
    size_t _capacity;
    size_t _top;
};

3.4 小结

• 拷贝构造是构造函数的重载形式。
• 第一参数必须是引用，避免无限递归。
• 涉及资源管理的类需手动实现深拷贝。
• 仅含内置类型的简单类可使用默认拷贝构造。

四、析构函数

析构函数是构造函数的'反义词'，负责对象生命周期结束时的资源清理。

4.1 核心语法

• 名称为类名前加波浪号 ~。
• 无参数，无返回值。
• 一个类只能有一个析构函数。

class MyClass {
public:
    ~MyClass() {
        // 清理代码
    }
};

4.2 调用条件

1. 离开作用域：局部对象在函数结束时自动调用。
2. delete 操作：堆对象显式调用 delete 时触发。

4.3 编译器默认生成的析构函数

若未定义，编译器生成默认析构函数。它对内置类型不做处理，但会调用自定义类型成员的析构函数。

注意：如果类中申请了动态内存，必须自定义析构函数释放资源，否则会导致内存泄漏。

4.4 调用顺序

• 同一作用域：后进先出（LIFO）。
• 数组对象：析构顺序与构造顺序相反。
• 全局/静态对象：程序结束时销毁。

4.5 小结

• 析构函数名以 ~ 开头，无参无返。
• 生命周期结束时自动调用。
• 涉及资源申请时必须自定义析构函数。

五、操作符重载

操作符重载允许为自定义类型重新定义运算符行为，提升代码可读性。

5.1 运算符重载语法

格式：ReturnType operatorOp(Parameters)。

禁止重载的运算符：.、::、sizeof、?:、.*。

5.2 全局函数与成员函数

• 全局函数：所有操作数通过参数传递。适合二元算术运算符和流插入 <<。
• 成员函数：左侧操作数为 this 指针。适合赋值 =、下标 []、函数调用 () 等。

拇指法则：

• 必须用成员：=, [], (), ->。
• 必须用全局：<<, >>。
• 建议全局：+, -, == 等保持对称性。
• 建议成员：+=, -= 等修改自身状态。

5.3 特殊运算符

前置与后置 ++/-- 后置重载需增加 int 占位参数区分。

MyInt& operator++() { /* 前置 */ }
MyInt operator++(int) { /* 后置 */ }

流插入与提取 需声明为友元的全局函数，左操作数为流对象。

friend ostream& operator<<(ostream& out, const Type& obj);

5.4 赋值运算符重载

用于已存在对象间的赋值。需注意自我赋值检查及资源释放。

Date& operator=(const Date& d) {
    if (this == &d) return *this;
    // 释放旧资源，分配新资源，复制数据
    return *this;
}

六、三法则 (Rule of Three)

C++ 中有一条著名原则：如果你需要显式定义析构函数、拷贝构造函数或拷贝赋值运算符中的任意一个，通常意味着你需要定义全部三个。这是因为它们都涉及资源的拷贝与释放管理。